DEM0007863MA - Verfahren zur Zerlegung von Luft - Google Patents

Description

Beim Betrieb bekannter Luftzerlegungsanlagen wird entweder ein Teil der unter Druck stehenden Luft oder ein Teil des fast reinen Stickstoffs aus der Haube des Kondensators eines Zweisäulenapparates zur adiabatischen Kälteerzeugung einer Expansionsmaschine oder Turbine zugeführt.

Bei dem ersten Verfahren muss, um den Sauerstoff der Luft nicht zu verlieren, die in der Turbine entspannte Luft in die obere Kolonne eingeblasen und damit der Durchmesser der Kolonne gegenüber dem früher üblichen Verfahren mit Drosselentspannung vergrössert werden, da der in dem entspannten Luftteil enthaltene Sauerstoff gasförmig in die obere Kolonne eintritt, während er bei der Drosselentspannung flüssig in den Roh-Sauerstoff eingeführt wird.

Das zweite Verfahren erfordert wegen der relativ grossen Durchsatzmenge einen grossen und teuren Kondensator.

Die Erfindung betrifft eine Abänderung des letztgenannten Verfahrens, die darin besteht, dass die Entnahme des Stickstoffs direkt unter dem Kondensator und oberhalb des ihm nachgeschalteten Sauerstoffverdampfers erfolgt, der die Trennung zwischen Mittel- und Niederdrucksäule darstellt. Durch die Entnahme einer beträchtlichen Menge des im Unterteil aufsteigenden Stickstoffs an der genannten Stelle wird der Durchsatz durch den Kondensator bedeutend geringer. Damit kann die Anzahl der die Kondensationswärme übertragenden Rohre bedeutend kleiner sein. Durch diese Verkleinerung, die sich hauptsächlich auf den Umfang des Gesamtapparates und somit auf die äussere Fläche auswirkt, wird der Kälteverlust vermindert und an Kraftbedarf gespart. Infolge des Stickstoffentzugs aus dem Unterteil der Kolonne wird ferner der Sauerstoffgehalt des Rohsauerstoffs am Boden der Kolonne erhöht und der Stickstoffanteil vermindert, sodass auch im Oberteil der Kolonne bauliche Einsparungen gemacht werden können.

Anhand der Zeichnung sei das Verfahren näher erklärt.

Es sei 1 der Wärmeaustauscher, der die ankommende Luft etwa auf die Verflüssigungstemperatur vorkühlt, 2 die zweiteilige Luftzerlegungskolonne mit der unteren Kolonne 3 und der oberen Kolonne 6, die durch den Kondensator 9 getrennt sind. Die Luft wird wie üblich in das unter etwa 5 ata arbeitende Unterteil 3 eingeleitet und hier so vordestilliert, dass sich am Boden des Unterteils der Rohsauerstoff mit etwa 50 - 60% Sauerstoffgehalt ansammelt, der dann über den Wärmeaustauscher 4 in das Oberteil zur weiteren Zerlegung eingeführt wird. Das im Unterteil 3 abgesonderte Stickstoff-Sauerstoffgemisch wandert durch die Kolonnenböden nach oben und zieht auch an der Sauerstoff-Verdampferschlange 5 vorbei, in welcher der erzeugte Rein-Sauerstoff verdampft wird und wobei schon ein grosser Teil des für die untere Kolonne 3 nötigen Waschstickstoffe entsteht. Der Stickstoff, der also diese Verdampferschlange 5 passiert hat, enthält nur noch wenig Sauerstoff und wird erfindungsgemäss teilweise zur Erzeugung der für die Luftzerlegung nötigen Kälte einer Expansionsturbine 10 zugeführt. Da die Entspannung in der Expansionsturbine vom dem Arbeitsdruck der unteren Kolonne 3 auf den der oberen Kolonne 6 eine zu grosse Kälte ergäbe, wird die Kälte dieses Stickstoffs zunächst in dem Wärmeaustauscher 7 mit der Wärme der ankommenden Luft bis zu einem gewissen Grade ausgetauscht. Der die Expansionsmaschine verlassende Stickstoff wird in die obere Kolonne 6 eingeblasen. Er kann aber auch durch die Wärmeaustauscher 8 und 4 seine Kälte an den ins Oberteil der oberen Kolonne eintretenden Waschstickstoff oder an den aus dem Unterteil entnommenen Roh-Sauerstoff abgeben und dann in den Wärmeaustauscher 1 eintreten, um seine noch verbliebene Kälte an die eintretende Luft zu übertragen. Diese zweite Lösung hat den Vorteil, dass das Oberteil zum Teil enger gebaut und somit die Kälteverluste durch Verminderung der Oberfläche weiter herabgesetzt werden können.

Claims (5)

1. Verfahren zur Zerlegung von Luft in einer zweiteiligen Kolonne mit adiabatischer Entspannung einer Teilfraktion in einer Entspannungsturbine, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilfraktion ein Teil des fast reinen Stickstoffs aus der unteren Kolonne zwischen dem Sauerstoffverdampfer und dem Kondensator entnommen wird.

2. Verfahren zur Zerlegung von Luft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfraktion vor ihrer Entspannung einen Teil ihrer Kälte mit der Wärme der in den Zerlegungsapparat eintretenden Luft austauscht.

3. Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfraktion nach ihrer Entspannung in den oberen Teil der Kolonne eingeblasen wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfraktion nach der Entspannung zur Kühlung des dem unteren Teil der Kolonne entnommenen Roh-Sauerstoffs und/oder zur Kühlung der eintretenden Luft verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Sauerstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilfraktion nach ihrer Entspannung zur Kühlung des Waschstickstoffs für die obere Kolonne verwendet wird.